Advantages and Disadvantages of Substitution of Helium as Carrier Gas in Gas Chromatography by Hydrogen. Part III. – Sample Introduction and Detectors
Vědecké články | 2013 | Kvasný průmyslInstrumentace
Rostoucí nedostupnost a vysoká cena helia vedou k hledání alternativních nosných plynů v plynové chromatografii. Vodík nabízí díky nízké viskozitě a vysoké lineární rychlosti lepší účinnost separace, ostřejší chromatografické píky a nižší detekční limity. Tyto vlastnosti jsou klíčové pro rutinní i výzkumné aplikace v pivovarské analytice, kde se řeší detekce a kvantifikace složek ovlivňujících kvalitu piva.
Cílem článku je shrnout specifika použití vodíku jako nosného plynu v různých technikách nástřiku vzorku a popsat vliv na citlivost a použitelnost běžných detektorů v pivovarských analýzách. Článek navazuje na předchozí díly série zabývající se substitucí helia vodíkem a zaměřuje se na zásadní kroky od zavedení vzorku až po detekční část chromatografického zařízení.
Pro ilustraci je diskutováno několik konvenčních typů vstřikovacích modulů a detektorů:
V splitless režimu umožňuje vodík vyšší lineární rychlost, což vede k ostřejším pikům a nižším detekčním limitům. Při přechodu z helia je nutné experimentálně nastavit split poměr pro zachování citlivosti a tvaru píků. U statické head-space analýzy je třeba proplach vialek inertním plynem (dusíkem), vodík může sloužit jen jako nosný plyn. V detektorech FID/FPD umožňuje vodík dosáhnout vysokého výkonu, avšak vyžaduje pečlivé seřízení poměru vodík/kyslík. ECD detektor využívá výhradně dusík, vodík jako make-up plyn se nehodí. Při použití vodíku v MS je nutné zajistit dostatečné vakuum a snížit viskózní tlaky – doporučují se úzké kapilární kolony.
Ve vývoji jsou kompaktní generátory vysoce čistého vodíku integrované přímo do chromatografů. Očekává se rozšíření standardizovaných protokolů pro přechod z helia na vodík a další optimalizace tepelně stabilních injektorů. Další výzvou je propojení s pokročilou detekcí (MS/MS, HR-MS) a rozvoj on-line aplikací v provozních podmínkách pivovarů.
Vodík je plnohodnotnou náhradou helia pro plynovou chromatografii v pivovarské analytice. Nabízí ekonomické výhody, zrychlení a zvýšení citlivosti analýz, avšak vyžaduje dodržení bezpečnostních zásad a úpravu provozních parametrů vstřiku i detekce.
Čulík J. a kol.: Stanovení vyšších senzoricky aktivních alkoholů v pivě (Kvasny Prum. 45, 1999, s. 4–7)
Čulík J. a kol.: SPE-GC-MS aromatických alkoholů v pivu (Kvasny Prum. 55, 2009, s. 177–186; 273–277)
Čulík J. a kol.: Stanovení halogenoctových kyselin v pivě (Kvasny Prum. 44, 1998, s. 168–171)
Horák T. a kol.: Pivovarské detektory GC a head-space (Kvasny Prum. 57, 2011, s. 138–142; 58, 2012, s. 2–5)
Heseltine J.V.: Hydrogen as a carrier gas for GC and GC-MS (LCGC N. Am. 28, 2010, s. 16–19)
Kolb B., Ettre L.S.: Static headspace-gas chromatography, 2nd ed., Wiley, 2006
Chromacademy: Translating GC Methods from Helium to Hydrogen Carrier Gas [online]
Chromatographyonline: Switching to Hydrogen Carrier Gas [online]
GC, GC/MSD
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceSouhrn
Význam tématu
Rostoucí nedostupnost a vysoká cena helia vedou k hledání alternativních nosných plynů v plynové chromatografii. Vodík nabízí díky nízké viskozitě a vysoké lineární rychlosti lepší účinnost separace, ostřejší chromatografické píky a nižší detekční limity. Tyto vlastnosti jsou klíčové pro rutinní i výzkumné aplikace v pivovarské analytice, kde se řeší detekce a kvantifikace složek ovlivňujících kvalitu piva.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem článku je shrnout specifika použití vodíku jako nosného plynu v různých technikách nástřiku vzorku a popsat vliv na citlivost a použitelnost běžných detektorů v pivovarských analýzách. Článek navazuje na předchozí díly série zabývající se substitucí helia vodíkem a zaměřuje se na zásadní kroky od zavedení vzorku až po detekční část chromatografického zařízení.
Použitá metodika a instrumentace
Pro ilustraci je diskutováno několik konvenčních typů vstřikovacích modulů a detektorů:
- Split/Splitless inlet – kapilární plynový chromatograf se dvěma režimy vstřiku;
- Statická head-space – množství plynné fáze z uzavřené vialky, vstřik přes plynotěsnou stříkačku nebo ventil a smyčku;
- Dynamická head-space (purge-and-trap) – extrakce těkavých složek proplachováním nosným plynem a zachycení v sorpční pasti;
- Detektory FID a FPD – vodík jako palivo, dusík jako make-up plyn pro stabilní hoření;
- Detektor ECD – dusík jako nosný i pomocný plyn (vodík a helium se nedoporučují jako make-up);
- Hmotnostní detektor (GC-MS) – obvykle heliový nosný plyn, u vodíku nutné úpravy kolony s menším vnitřním průměrem kvůli optimálnímu vakuu.
Hlavní výsledky a diskuse
V splitless režimu umožňuje vodík vyšší lineární rychlost, což vede k ostřejším pikům a nižším detekčním limitům. Při přechodu z helia je nutné experimentálně nastavit split poměr pro zachování citlivosti a tvaru píků. U statické head-space analýzy je třeba proplach vialek inertním plynem (dusíkem), vodík může sloužit jen jako nosný plyn. V detektorech FID/FPD umožňuje vodík dosáhnout vysokého výkonu, avšak vyžaduje pečlivé seřízení poměru vodík/kyslík. ECD detektor využívá výhradně dusík, vodík jako make-up plyn se nehodí. Při použití vodíku v MS je nutné zajistit dostatečné vakuum a snížit viskózní tlaky – doporučují se úzké kapilární kolony.
Přínosy a praktické využití metody
- Snížení provozních nákladů díky levnějšímu zdroji vodíku a možnosti generace in situ;
- Zrychlení analýz díky vyšším lineárním rychlostem;
- Zvýšení citlivosti a lepší tvar chromatografických píků;
- Široká paleta aplikací v pivovarské analytice: stanovení těkavých senzorických látek, kontaminantů i složek s nízkou koncentrací.
Budoucí trendy a možnosti využití
Ve vývoji jsou kompaktní generátory vysoce čistého vodíku integrované přímo do chromatografů. Očekává se rozšíření standardizovaných protokolů pro přechod z helia na vodík a další optimalizace tepelně stabilních injektorů. Další výzvou je propojení s pokročilou detekcí (MS/MS, HR-MS) a rozvoj on-line aplikací v provozních podmínkách pivovarů.
Závěr
Vodík je plnohodnotnou náhradou helia pro plynovou chromatografii v pivovarské analytice. Nabízí ekonomické výhody, zrychlení a zvýšení citlivosti analýz, avšak vyžaduje dodržení bezpečnostních zásad a úpravu provozních parametrů vstřiku i detekce.
Reference
Čulík J. a kol.: Stanovení vyšších senzoricky aktivních alkoholů v pivě (Kvasny Prum. 45, 1999, s. 4–7)
Čulík J. a kol.: SPE-GC-MS aromatických alkoholů v pivu (Kvasny Prum. 55, 2009, s. 177–186; 273–277)
Čulík J. a kol.: Stanovení halogenoctových kyselin v pivě (Kvasny Prum. 44, 1998, s. 168–171)
Horák T. a kol.: Pivovarské detektory GC a head-space (Kvasny Prum. 57, 2011, s. 138–142; 58, 2012, s. 2–5)
Heseltine J.V.: Hydrogen as a carrier gas for GC and GC-MS (LCGC N. Am. 28, 2010, s. 16–19)
Kolb B., Ettre L.S.: Static headspace-gas chromatography, 2nd ed., Wiley, 2006
Chromacademy: Translating GC Methods from Helium to Hydrogen Carrier Gas [online]
Chromatographyonline: Switching to Hydrogen Carrier Gas [online]
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Advantages and Disadvantages of Substitution of Helium as Carrier Gas in Gas Chromatography by Hydrogen. Part II. – Retention Time and Selectivity
2013||Vědecké články
198 Kvasny prum. 59 / 2013 (7–8) Výhody a nevýhody záměny helia jako nosného plynu v plynové chromatografii za vodík Výhody a nevýhody záměny helia jako nosného plynu v plynové chromatografii za vodík. Část II. – Retenční časy a selektivita…
Klíčová slova
vodík, vodíkhelia, heliaethylnatý, ethylnatýplynu, plynunosného, nosnéhozáměny, záměnychromatografii, chromatografiiplynové, plynovétranslation, translationpři, přioctan, octannevýhody, nevýhodyretenční, retenčnílineární, lineárnívýhody
Advantages and Disadvantages of Substitution of Helium as Carrier Gas in Gas Chromatography by Hydrogen. Part I. – Technical and Safety Aspects
2013||Vědecké články
162 Kvasny prum. 59 / 2013 (6) Výhody a nevýhody záměny helia jako nosného plynu v plynové chromatografii za vodík Výhody a nevýhody záměny helia jako nosného plynu v plynové chromatografii za vodík Část I. – Technická a bezpečnostní hlediska…
Klíčová slova
plynu, plynuhelia, heliavodík, vodíknosného, nosnéhozáměny, záměnyplynové, plynovénevýhody, nevýhodyvýhody, výhodychromatografii, chromatografiihelium, heliumjako, jakohydrogen, hydrogengas, gaskyseliny, kyselinytlakových
FASTER GAS CHROMATOGRAPHY AND ITS UTILIZATION IN BREWING. PART 1. – THEORETICAL AND PRACTICAL ASPECTS
2009||Vědecké články
250 KVASNÝ PRŮMYSL roč. 55 / 2009 – číslo 9 RYCHLEJŠÍ PLYNOVÁ CHROMATOGRAFIE A JEJÍ VYUŽITÍ V PIVOVARSTVÍ. ČÁST 1. – TEORETICKÉ A PRAKTICKÉ ASPEKTY FASTER GAS CHROMATOGRAPHY AND ITS UTILIZATION IN BREWING. PART 1. – THEORETICAL AND PRACTICAL ASPECTS…
Klíčová slova
kvasný, kvasnýprůmysl, průmyslplynu, plynukolony, kolonycolumn, columnrychlost, rychlostchromatografické, chromatografickévodík, vodíknosného, nosnéhogas, gasanalýzy, analýzyrychlé, rychléproudění, prouděnímohly, mohlycarrier
Main Gas Chromatographic Detectors Used in Brewing Analytics
2011||Vědecké články
138 K VA S N Y P RU M . 57 / 2011 (6) Základní detektory v plynové chromatografii používané v pivovarské analytice Základní detektory v plynové chromatografii používané v pivovarské analytice Main Gas Chromatographic Detectors Used in Brewing Analytics…
Klíčová slova
ecd, ecdpivovarské, pivovarskéanalytice, analyticedetektory, detektoryplynové, plynovépoužívané, používanéfid, fidchromatografii, chromatografiizákladní, základnídetector, detectorfpd, fpdflame, flamebrewing, brewingelectrons, electronsnutné